机器人辅助中风康复进展

中风患者手臂功能恢复的机器人辅助治疗：最新进展与临床意义

摘要

机器人辅助治疗是一种新兴方法，可进行高度重复性、强化的、以任务为导向且可量化的神经康复。在过去几十年中，它已 increasingly 被用于多种导致上肢轻瘫的中枢神经系统神经系统疾病。由于存在多种类型的机器人及其特性，而往往缺乏关于目标功能的具体临床指征，这些指征对于个体化神经康复计划至关重要，因此相关研究结果存在争议。

涵盖领域：本文综述了机器人技术在中风后康复中用于上肢功能恢复的最新进展和前景。根据技术和临床内容，报告了机器人的分类和特征，以及针对每位患者的具体决定因素，这些因素可能影响机器人治疗的效果。本文还讨论了将机器人治疗与其他疗法结合的可能性。

专家评论：机器人技术在神经康复领域的近期广泛普及，由于技术和临床方面的混杂而引发了混乱，这些方面此前并未明确。我们的批判性综述提出了一个可能的假设，即如何将机器人与受试者的上肢功能能力相匹配，但也强调了有必要组织一次关于机器人治疗的临床共识会议。

文章历史 2019年10月9日收到 2020 年2月19日接受

关键词 机器人康复；认知和运动康复；中风；神经康复；强化训练；任务导向型训练；机器人技术；上肢功能恢复

引言

中风会导致脑细胞死亡，从而丧失由受影响脑区控制的能力，如记忆和肌肉控制。世界卒中组织已宣布中风为流行性疾病：全球六分之一的人一生中会经历一次中风；每年全球有 1500万人遭受中风，其中580万人因此死亡。此外，中风是导致长期残疾的主要原因：美国国家中风协会报告称，10% 的中风幸存者几乎完全康复，另有25%康复后仅伴有轻微损伤。因此，及时且充分的恢复和康复至关重要，同时也应利用所有可用的新技术。

事实上，如今机器人已广泛应用于中风后的临床康复。

2018年的一项Cochrane综述[1]指出，机电辅助和机器人辅助康复可能有助于改善中风后的手臂功能：患者可能会改善其日常生活活动、手臂功能和手臂肌肉力量。然而，结果取决于强度、持续时间、训练量、治疗类型、设备类型以及参与者的’特征。事实上，我们可以看到，在某些研究中，损伤更严重的患者应从机械臂治疗中获益更多[2], ，而在其他研究中，手部灵巧性更高且损伤较轻的受试者似乎更有可能改善预后[3]。

用于康复的机器人数量和类型越来越多：不同的设备提供不同的康复训练，这可能反映在依赖可塑性的恢复上的差异。

有些设备在患者无法控制其手臂时为其提供被动运动[4]；其他设备则在训练期间辅助手臂运动或提供阻力[5]。一些设备辅助单一关节的主动运动，而另一些设备可以移动多个节段[6]。通过机电设备进行康复治疗的进展可以通过例如改变力、减少辅助、增加阻力、扩大运动幅度以及增强自主运动来实现[1]。

使用的和提出的机器人种类繁多，相关研究文章也很多，旨在验证这些机器人的有效性。但大多数文章涉及的患者数量较少，且结果往往不具有结论性，因为结果可能取决于所选择的患者目标群体以及所采用的协议/设备。由于科学界测试的原型数量庞大，尽管文献中已有对所有已开发设备的全面综述，但仍需要为最终用户（即物理治疗师、职业治疗师、医生、神经科医生）提供临床信息和治疗假设。

因此，本文的目的并非对中风后康复所用的全部设备进行综述，而是填补机器人领域中的现有空白。事实上，已有研究探讨了机器人及其他机电设备是否有助于患者恢复其功能。本文旨在阐明机器人如何帮助患者

联系 乔瓦尼·莫罗内 g .morone@hsantalucia.it 实验神经康复临床实验室，圣卢西亚基金会IRCCS，罗马，意大利

医疗设备专家评论 https://doi.org/10.1080/17434440.2020.1733408 © 2020 Informa UK Limited，以泰勒与弗朗西斯集团名义运营

患者，且效果取决于机器人的特性以及患有不同神经系统疾病、事件发生后的时间和训练目标的患者特征。本综述的重点是上肢机器人训练，而下肢机器人训练已在其他地方讨论过[7]。根据这一目标以及本期刊的范围，选择了专家综述而非文献系统综述。一方面，这一选择限制了文章选择的客观性，但另一方面，使得能够对此主题进行更直接和一致的讨论，正如之前对下肢机器人设备所做的类似处理[7]。

在个体化神经康复计划中，机器人辅助神经康复的目标是什么？

过去二十年见证了多种机器人设备的快速发展，以及相关文献的不断增多，这些文献通常报告称，在随机对照试验中，与传统疗法相比，机器人治疗在疗效方面常显示出积极的结果。这往往导致人们认为机器人是有效的康复设备，而不论其使用方式、用途以及适用对象如何[8]。但并非所有研究都报告了有利于机器人的阳性结果：近期发表在《柳叶刀》上的一项大规模试验（卒中后上肢机器人辅助训练；RATULS）得出结论，在伴有中重度上肢功能障碍的中风患者中，机器人辅助训练和强化治疗在改善上肢功能方面并不优于常规治疗[9]。该研究是有史以来规模最大的机器人临床试验，纳入的患者人数超过了近期Cochrane机器人综述所包含患者总数的三分之一’的机器人综述[1]。值得对该研究进行详细分析，因为尽管纳入样本量较大，但它仍存在机器人试验中最常见的某些偏倚。首先，大多数研究仅使用一种特定设备进行机器人治疗，然后将结果推广至所有机器人治疗（在该

在该研究中，作者使用了一种特定设备（MIT Manus 机器人训练系统）进行机器人治疗，这是20多年前设计的机器人（Mit Manus，仅允许二维运动）的升级版本[9]：平面运动方法可能对重症患者有益，但对中度受损患者而言限制性过强。另一个常见的偏倚是临床评估并未精确聚焦于机器人所训练的相同功能（RATULS试验提供了与MIT Manus 机器人训练系统所有三个模块相结合的训练：肩‐肘模块、腕部模块和手模块，但未包含抓握或捏取活动，尽管该研究的主要结局指标是ARAT评分，而ARAT评分包含四个子测试，其中一个专注于粗大臂部运动，其余三个均针对手部功能：抓取、握持和捏取[9]）。

根据最后一点，在个体化神经康复计划的背景下，明确机器人辅助神经康复的目标非常重要。事实上，在机器人治疗过程中可能存在多种不同的康复目标：改善运动募集和到达目标的能力、提高动作的协调性与流畅性、提高已掌握任务中动作表现的稳定性、改善抓握功能、控制肌张力增高、改善手臂或手部肌肉的运动协调，以及改善存在认知‐运动障碍患者的各项功能。后一方面有时被忽视，但它属于从功能、运动、动作到最终实现手势的一个连续过程。机器人训练的可行性与可接受性也可能取决于需要恢复的功能/动作/手势的明确程度。认知领域可能在机器人训练中被简单涉及，甚至成为直接目标，特别是通过视频反馈和体感游戏反馈[10,11]来针对执行功能，并结合警觉与注意力任务[12]。

由于练习的特殊性，机器人辅助训练所针对的决定因素数量增加，从而将机器人治疗转变为双任务训练。认知反馈的作用并非次要：一项研究指出，使用带有视频反馈的末端执行器及双平面机器人疗法时，通过肌肉活动所测量的患者主动参与度明显高于未使用任何视频反馈的情况[13]。实际上，大多数机器人均内置了视频反馈或与某种视频游戏相结合，因此应被视为提供了一种双重任务（运动与认知）的训练。

关于不同的运动和认知目标，在2007年进行的一项临床研究中注意到，机器人疗法结合tDCS时意外减少了失语症，这一点也得到了最近一项研究的证实，但该研究显示额外的 tDCS并未增强机器人的疗效[15]。另一项研究强调，低频重复性经颅磁刺激结合机器人疗法可增强对中风患者半侧空间忽略恢复的效果[16]。

A型肉毒毒素（BoNT‐A）注射常用于治疗局灶性痉挛。最近的一项修订表明，运动康复可能会通过

文章亮点 ●机器人神经康复有可能提高康复治疗的质量和强度，以促进中枢神经系统疾病后的运动‐认知恢复。
●文献中存在争议的结果可能是由于在使用机器人时对诸多技术和临床特征的混淆所致，并因对该技术过度乐观或怀疑而被放大。
●预计未来用于康复机器人的预算将大幅增长，但需要基于证据的证明来平衡商业推动。
●需要进一步研究运动‐认知技术康复，以更好地理解机器人治疗相对于患者认知储备在传统疗法基础上所能带来的获益。
●有必要召开临床共识会议，以向最终用户提供临床指征。

2 G. MORONE 等

与患有局灶性痉挛的受试者进行A型肉毒毒素注射联合[17]。这种运动康复也可以通过使用机器人来提供。因此，尽管痉挛通常被报告为机器人试验中的排除标准，但在机器人训练前将机器人疗法与肉毒杆菌毒素（BTX）注射进行可能的整合，可使得对表现出中度痉挛（例如改良Ashworth量表评分为3或4分）且被动活动困难的患者进行强化和任务导向训练成为可能[18]。事实上，正如Gandolfi等人所证明的那样，BTX注射与机械臂训练似乎是改善慢性卒中患者上肢功能的一种有前景的治疗协同作用[19]。

机器人辅助治疗的一个意外效果是减轻肩手神经病理性疼痛，这一点已通过一种新开发的机器人原型得到证实，该机器人允许亚急性卒中患者在仰卧位进行治疗[20]。

因此，根据个体化神经康复计划（符合个性化医疗），确定每位特定患者机器人治疗的目标功能，并使用针对这些功能的有效客观评估来验证其疗效（符合循证医学），是至关重要的。

上肢机器人疗法可根据技术或临床标准及其特征进行分类。显然，技术特征也会对临床结局产生影响，但这种影响是间接的。图1总结了机器人设备的类型及其与患者交互的特征，例如机器人的机械结构（外骨骼式与末端执行器式）、控制类型（阻抗式与导纳式）、工作原理（自下而上与自上而下）、上肢受累部位（手臂与手）、反馈类型（触觉、听觉或视觉）、活动类型（被动、按需辅助或主动）以及

目标功能。康复的目标可能是近端（如手臂功能）或远端（如手功能），但其位置可能与人机接口的位置不一致：例如，末端执行器通常用于上肢（近端）的康复，但接口位于手部水平（远端）。

根据技术内容对中风康复机器人进行分类及特性分析

“机器人”一词的含义是什么？英文单词robot源自捷克语‘robota’，字面意思是‘农奴劳动’，引申为‘强迫劳动者’；在俄语和其他斯拉夫语言中，它也泛指‘工人’[21]。美国机器人协会将机器人定义为‘一种可编程多功能机械手，旨在通过可变的程序化运动来移动材料、零件或专用设备，以完成多种任务’[21]。三个D定义了机器人通常被设计执行的最常见任务：枯燥、肮脏和危险[22]。这三个D中的两个与神经康复相关，即需要重复性（枯燥）的运动，这些建议被认为是感觉运动再学习的基础，并且在支持患者时避免对患者（如步行训练中的跌倒风险）或治疗师（如过劳）造成危险[23]。

机器人的技术特征与控制上肢运动所采用的工程解决方案有关，包括机器人类型（通常是外骨骼与末端执行器）、自由度数量、允许的运动类型（被动与主动），如表1所示。

最近的研究方法表明，机器人可能提供运动可控性和测量可靠性，这两个方面使机器人成为帮助患者的理想设备。

医疗设备专家评论 3

Device	Type	Technological components	Motion Type	Gravity compensation	DoF
Amadeo, Tyromotion [24]	End effector-based	Monitor, workspace, EMG sistem and magnets connected to the tips of the limbs.	Passive, assistive and active modes possible	None	5
ArmAssist[25]	End effector-based	Portable device for providing arm support over a table with interactive games operating on a web-based platform.	Passive, assisted and active.	None	4
Armeo Power [53]	Exoskeleton	Robotic arm exoskeleton, electric lifting column, 3D workspace.	Passive, active and assisted.	Yes	6
Armeo Spring [26]	Exoskeleton	Passive gravity-supporting exoskeleton, adjustable spring system, 3D, 2D and 1D workspace.	Passive, active and assisted.	Yes	6
ArmIn[27]	Exoskeleton-based	Semi-exoskeleton with four active and two passive degrees of freedom. Position, force and torque sensors. Haptic display combined with an audiovisual display.	Assisted	Yes	6 independently and 1 coupled
Bi-Manu-Track [28]	End effector	Computerized robotic motor-driven arm that provided resistance to both arms.	Passive-passive, passive-active, active-active.	None	1
Gloreha[29]	Robotic glove	Sensors, actuators, 3D animations, dynamic arm supports.	Passive, assisted and active.	Yes	5
Hand Mentor[30]	Hand wearable orthosis	Pneumatic hose and data cable, arm unit with pneumatic actuator, control box and touch-screen display.	Active assisted	None	1
Haptic Master [31]	Haptic interface	Robot within an individualized virtual learning environment Passive, assistive and resistive exercises.	Yes	3
InMotion Arm [32]	End effector	Shoulder-elbow fixed/stationary rehabilitation exoskeleton with an optional extension for hand grasping. Adaptive therapy protocols and easy-to-use InMotion Software.	Passive, Resistive, Assist-as-needed.	None	2 active degrees of freedom
Mime[33]	End effector	Robot manipulator equipped with actuators to apply forces in goal-directed movements.	Passive, active – assisted, active-constrained, bilateral modes.	Yes	6
MIT-Manus[34]	End effector	Robotic arm and workspace.	Assisted	None	2
NereBot[35]	End effector-	Cable suspended robot Cable-suspended device with three nylon wires to convert the rotating motion of three d.c. motors into a 3D trajectory of patient’s arm. Real-time software performs both on-line point by point acquisition and repetition of the 3D trajectory interpolating the acquired points.	Assisted	Yes	3
Neuro-X system [36]	End effector	Monitor and upper limb exercise equipment.	Passive, active and controlled assisted.	None	2

医生和治疗师应应对技术神经康复面临的挑战，这可能比治疗师手把手引导的被动运动实现更精细的控制和精确的评估。

中风康复机器人可根据其对患者身体施加的运动方式进行分类[40]。例如，“外骨骼”可移动关节，如手腕、肘部和肩部，并包含用于移动患者手臂的执行器；而“末端执行器机器人”仅移动手部，通常放置在支撑结构上，沿预设轨迹运动。外骨骼的示例包括Armeo Power®和Armeo Spring®，它们对患者更具支持性，可提供更广泛的运动范围，并可用于被动模式（适用于病情较重、无法自主肌肉收缩、需被被动移动的患者）或辅助模式（适用于病情较轻、能部分完成所需运动的患者）。

末端执行器的一个例子是ReoGo®，它是一种符合人体工程学的机械臂，结合先进软件，可实现特定、个性化和吸引人的练习用于康复。它具有五种操作模式，能够在三维空间中以及所有三个空间平面上执行运动。

需要注意的是，用于上肢康复的外骨骼并非可移动设备。而下肢外骨骼则不同，它允许患者在环境中行走。上肢机器人康复通常是在固定于地面、面对屏幕的设置下进行[41]。一种新兴技术是可穿戴手臂外骨骼和软体机器人，它们使患者能够在类似于家庭环境的场景中活动[41]。

另一种可能的分类是：一类设备中患者被被动移动，且无法控制其需要完全支撑的上肢（例如：Reharob）；另一类设备中患者主动移动设备，因此能够控制设备（例如：手部导师）。然而，大多数新型机器人既允许上述两种模式，也具备识别患者尝试移动肢体并在患者需要支撑时才进行干预的功能（例如：Mit Manus 康复训练器）。因此，机器人设备的一个重要特征是其操作模式（被动、主动或按需辅助），通常可通过软件进行选择（例如：BiManuTrack）。

另一个技术特征是控制类型：导纳控制（例如 Haptic Master、Reharob 等）与阻抗控制（例如 T wrex、ArmIn、MitManus 等）。基于导纳的控制使用一个动态操作器，根据力（或扭矩）时间函数来确定速度时间函数（可以是角速度）的输出。相反，阻抗控制则通过输入的（角）速度时间函数来确定输出的力（或扭矩）时间函数。

此外，一些设备以独立且协作的方式进行双侧训练[41,42],，实现不同的神经生理训练[43]。关于中风康复设备的分类和技术内容，还有另外两个方面需要考虑。首先是目标，即身体感兴趣的部分

根据临床内容对中风康复机器人进行分类及特征分析

表2展示了上肢机器人设备的临床特征。与主要专注于步态康复的下肢机器人设备不同，上肢机器人可以针对上肢能够完成的多种日常生活活动功能进行康复，例如伸手、抓握、捏取、书写等。事实上，手能够执行精细和粗大动作，而手臂则用于将手放置在近身空间的某一位置。因此，上肢康复机器人的主要临床特征可能与其能够辅助康复的运动功能相关。特别是，关键特征在于该机器人是否能够对远端（手部）进行康复（即手指运动），或对肩‐肘‐腕关节运动进行康复。显然，具备手部康复功能的机器人能为患者带来更多益处。

如表2和图2所示，在众多现有设备中，支持远端（手部）康复的机器人包括：Armeo Power、HandMentor、Amadeo Tyromotion、ArmAssist、Gloreha等。其他一些设备则主要专注于上肢康复，对手部康复的关注较少，例如：Reharob、Inmotion、NereBot、Bi‐Manu Track、Mit Manus、Neuro X 系统、Armeo Spring。在这些设备中，大多数需要患者用紧握的手持操纵杆，这可能有助于手腕运动的康复，但对手指康复的作用非常有限。

图2报告了其中一些最常用的机器人设备，根据目标身体结构（近端或远端）以及患者严重程度（以所分析研究的平均临床量表评分表示）对其进行划分。如图所示，图表左上角存在空白，表明在改善功能较好患者的近端控制方面存在研究空白。

机器人支撑康复：康复的决定因素是什么？

关于机器人在神经康复中的应用，一个关键问题是目标的情境化。通常将手臂的功能改善（伸手和抓握）视为机器人的目标。尽管这是主要目标，但机器人训练还可以具有多种中期目标，在个体康复项目中具有相当重要的意义，例如：痉挛控制、注意力改善、视‐手协调控制改善。神经康复是一种通过依赖可塑性的恢复来促进功能提升的医学过程[11,44]。在此过程中，康复是多模式的，并且包含影响神经康复的不同决定因素。正如步行恢复所提出的那样，中枢神经系统损伤后的手臂训练需要具备如下决定因素：强度、任务导向、反馈以及用于感觉运动整合并增强动机、参与度和挑战性的生物反馈[7]。已有充分证据表明，视频反馈通过增强对动作准确性的了解以及对整体表现的认知（通常以每次练习结束时的评分形式提供），对于促进伸手任务的恢复具有显著效果[45]。这种认知与运动功能的整合将共同促进运动恢复，而各自不同的剂量/整合程度则取决于影响患者运动任务执行行为和学习过程的运动和认知领域。例如，在运动再学习过程中常被低估的认知成分之一是注意力：这是促进依赖可塑性的恢复的关键要素[46]。认知系统在运动适应、运动回忆以及通过小脑‐丘脑‐皮层网络中神经连接变化形成长期运动记忆的基础上实现新的运动行为的运动习得中起着至关重要的作用–皮层网络[47,48]。令人惊讶的是，这一方面在当前的康复计划中很少被整合，且常常被低估，但它却是机器人训练中的关键要素，也是下一代机器人的讨论重点。

Duret及其同事最近的综述强调了机器人在提高康复强度方面的作用。正如作者所指出的，这一点非常重要，因为一些研究表明，治疗时间越长，获得的改善越多[49]。然而，要通过随机对照试验来验证这种方法存在困难，例如实验组接受高剂量的机器人康复，而对照组接受低剂量的传统疗法：这两组在两个因素上存在差异（时间和治疗类型）。这导致了我们团队此前已指出的疗效悖论[8],，即治疗个体化可能反而限制了不同疗法之间的比较。然而，Page等人质疑更高的强度是否意味着更长的时间，他们主张将“强度”定义为患者在特定时间内执行运动任务时所付出的工作量。在机器人康复与传统疗法中，患者分别完成了多少次运动？对于下肢康复，可以想象，患者在治疗师的帮助下在地面上行走的步数通常低于在机器人和通常带有体重支撑系统的帮助下行走的步数。但对于上肢机器人疗法而言，情况并非如此明显[50]。强度并不是上肢康复机器人唯一的特征。辅助的类型和数量同样是机器人治疗以及传统疗法的重要特征。区别在于，机器人能够客观地报告这些参数。这引出了机器人的另一个特点：可用于对上肢功能进行客观评估[49]。治疗师可以对患者参与自身康复的程度进行半定量评估[51],但机器人能够量化某些物理参数，其优势在于更具客观性。尽管如此，并非所有可测量的参数都能从临床角度清晰解释。张等人的荟萃分析指出，机器人治疗在与传统疗法联合使用而非替代时更为有效，且对慢性卒中患者的效果优于亚急性期患者[52]。在这种情况下，我们应牢记，在大多数试验中，机器人治疗是与传统疗法结合使用的，每日治疗时间为2至3小时，同时根据医生决定可能结合药物干预，必要时还包括认知康复。目前，机器人治疗不会单独使用，因为其过于脱离实际，且仅限于少数特定功能。

结合不同技术是否有用？

近年来，研究文献报道了多种现代技术方法结合的实例，旨在产生协同与合作效应。有几点值得考虑：未来，技术的结合将越来越多地出现在研究和临床中，在机器人康复的讨论中发挥重要作用。另一个方面是区分联合方法是否同时进行：这两种选择意味着机器人康复的不同目标。事实上，电刺激（如经颅直流电刺激或经颅磁刺激）、机械刺激（如振动）或化学刺激（如肉毒杆菌毒素）可以在机器人康复前进行，以通过启动效应准备受试者；也可以在康复过程中进行，以增强机器人干预的效果；甚至可在训练后进行，以促进运动学习的巩固。

如前所述，近年来的机器人设备通常已嵌入带有视频游戏的计算机界面，以提供动作的虚拟目标以及关于表现的反馈。但也可以将其他技术与机器人相结合，例如肌肉的机械或电刺激、神经系统的磁刺激或电刺激，以及用于控制机器人的肌电图或脑电信号采集。

设备	目标	反馈	练习类型
Amadeo®, Tyromotion [24]	远端	视觉和听觉	针对单个手指和拇指的辅助性与交互性疗法 运动。
ArmAssist [25]	远端	视觉和听觉	旋前旋后、抓握、捏取。
Armeo Power [53]	近端和远端	听觉和视觉	屈曲和伸展，外展和内收，内旋和外旋 肩部旋转，肘部屈曲和伸展，前臂旋前旋后 前臂,手腕的屈曲和伸展。
Armeo Spring [26]	近端和远端	听觉和视觉	肩部的屈曲、伸展和环转运动，屈曲和 肘部的伸展，前臂的旋前和旋后，屈曲和 手腕伸展，手部抓握。
ArmIn [27]	近端和远端	视觉和听觉	功能性三维工作空间重复性练习。
双侧手部训练仪 [28]	远端	视觉	双侧肘关节旋前和旋后，腕关节屈曲和伸展在 镜像或平行方式。
格洛雷哈 [29]	Hand	视觉和听觉	抓握、伸取和拾取。
手部导师 [30]	远端	视觉和听觉	手腕和4个手指（除拇指外）伸展。
Haptic Master [31]	远端	视觉	前臂旋前旋后和腕部屈伸。
InMotion机械臂[32]	近端	视觉	肘关节屈伸、前移和后退、内旋和 外旋 ,屈曲和伸展 ,肩关节外展和内收的 肩部。
Mime [33]	近端	运动完成比例 完成度或所需时间 完成	目标抓取活动中单侧或双侧肩关节和肘关节运动 活动。
MIT‐Manus [34]	近端	视觉、听觉以及 触觉	水平面上的肩肘运动，重复性伸手 练习。
NereBot [35]	近端	视觉和听觉	屈曲和伸展，旋前和旋后，内收和 外展 ,肩肘的环形运动。
Neuro‐X系统[36]	近端和远端	视觉	手腕、肘部和肩关节的练习：外展和内收 肩部以及肘部在水平面上的屈曲和伸展 平面。
Reharob [4]	近端和远端	视觉	肩带和肘部协同运动的完整范围。
ReoGo [37]	近端和远端	视觉和听觉	肩关节和肘关节的活动：机器人使其能够 在三维和所有空间平面上执行运动。
T‐Wrex [38]	近端和远端	听觉、视觉和 客观	在三维/虚拟环境中进行功能训练任务，具有重复性。

其中一个最明显的例子是局部肌肉振动与机械臂的结合。Calabrò 等 表明，这种方法可能是减轻上肢痉挛和改善运动功能的有前景的选择[53]。

经颅直流电刺激具有调节大脑兴奋性的能力，从而提高运动表现。将tDCS与上肱机器人训练相结合，有望增强中风后的功能恢复和运动恢复，但在产急期和慢性期脑卒中患者中的研究结果存在差异[54–57]。一些创新性研究探索了将机器人技术与基于运动想象的脑电图以及脑机接口（BCI）相结合，并耦合机器人用于中风患者的手臂康复，旨在通过增强受损脑区的认知运动控制并重新平衡脑内连接性，促进运动功能的提升，从而塑造功能恢复[58]。

专家意见

机器人在神经康复领域的广泛且快速的普及导致了一些混淆现象，可能也引发了一些有争议的结果。其中涉及的因素包括：(1) 尽管关于中风患者机器人治疗的结果是在特定患者样本中使用特定设备、特定方案并采用特定（但并非始终合适）工具，以及治疗在所有患者中的泛化限制了训练的个性化[59,60]；(2) 临床医生或患者的偏见：一些人对上肱机器人治疗的疗效持怀疑态度，另一些人则对该疗法的结果过于乐观，还有一些人则过于悲观[8]。(3) 商业推动，许多神经机器人在尚未深入评估其潜在有效性的情况下便已投入商业使用，而这种有效性的评估通常是在机器人商业化之后才进行的[8]。应当采用与其他医学或工程学科更为相似的方法（例如药物领域的方法）。(4) 指导说明：对于神经康复机器人而言，目前仍缺乏关于如何实施机器人治疗、正确使用方法、治疗时长、治疗次数的频率、预防措施、可能的副作用，以及根据患者特征（例如病种和病情严重程度、特定缺陷的存在、目标功能）确定应在并发症康复阶段的哪个正确时期进行治疗的明确信息[7,8,42]。(5) 恢复的神经生理学决定因素：仍然存在尚未解决的需求，即明确传统并发症康复的决定因素，这使得理解机器人康复应基于哪些原则的问题悬而未决。例如，重复一种运动是常见康复的基础，这种运动已被机器人康复转化并强化：单个动作可以以完全相同的方式重复多次。然而，过多的刻板运动对依赖可塑性的功能恢复帮助较小[7]。

在这篇非系统性综述中，我们尝试对机器人设备的多个方面进行清晰分类，这可能有助于选择适合治疗特定患者的机器人设备。如图1所示，这些特征包含技术与临床内容，且这些设备已在不同患者样本中使用，如图2所示。事实上，确定哪些患者能从特定的上肢机器人疗法中获益更多至关重要，这一点在下肢机器人治疗中已有广泛报道[7,10,59,60]。

关于机器人治疗的最佳剂量和频率，文献中尚无共识，Cochrane综述[1],也指出这一点，这可能是因为其取决于患者的临床状况和康复目标。需要强调的一个重要方面是，大多数报告机器人治疗有效性的研究都是在与传统疗法结合的情况下进行测试的，而极少有研究报道在完全替代传统神经运动疗法的情况下实施机器人治疗的有效性。因此，以机器人治疗替代传统神经运动疗法的可能性目前仍存在争议，需要更多证据支持。未来的研究应进一步探讨针对不同脑卒中阶段患者的最佳剂量和频率。根据我们的观点以及现有文献报道的结果，机器人治疗可应用于产急期和慢性期脑卒中患者，适用于中度及

对于严重受影响的受试者，不同的机器人特性可实现不同的治疗目标，如图3所示。对于病情更严重的患者（通常处于亚急性期），主要目标是运动募集及相关能力恢复，可通过在各个关节水平提供所需辅助的机器人来实现。对于病情更稳定的患者（如处于慢性期的患者），重要的是避免习得性废用，优化任务相关的运动‐认知行为中的肌肉募集，并减轻痉挛。如图3所示，手部相关功能（如捏取和抓握）应使用专用设计机器人进行治疗。在此情况下，我们建议每天进行一次机器人治疗（每次30分钟至1小时），并至少每天配合一次传统疗法。这两种疗法应相互结合，其中传统疗法确保从机器人特定训练向日常生活活动执行的学习迁移。机器人治疗频率可为每周3天（慢性期）至6天（亚急性期），在整个康复计划中至少应包含10次机器人治疗。与研究方案要求所有参与者保持一致不同，在临床实践中，这些剂量和频率应根据个性化康复项目的需求、可能性和目标以及可用资源进行调整[8]。

五年展望

上肢康复机器人不仅在研究中心，甚至在小型神经康复医院中都越来越普及，但尽管如此，仍存在一些需要改进的领域从临床和工程两个角度进行了探讨。其中一些领域对于机器人神经康复的未来发展至关重要，例如临床指征（治疗时长、治疗频次、治疗时机以及适用人群），以及在医疗系统中开展机器人治疗或实现保险报销的可能性。另一个领域涉及整合患者的生理信号（如肌电图或脑电图），用于更严重患者的运动意图检测，并引导神经可塑性。

在未来五年内，需要加大努力将机器人康复整合到个性化的神经康复方案中，并制定更具体的适应症和标准，以最大化这种干预措施的疗效。同时，可以预见人工智能和其他传感器将被集成到机器人设备中，但这些新功能应以服务医务人员和物理治疗师为根本，因为机器人治疗并非独立的干预手段，而应纳入针对个体而非仅针对少数功能的个性化多学科康复方案中。